JPH07330487A - 酸化物薄膜の作製方法 - Google Patents
酸化物薄膜の作製方法Info
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- JPH07330487A JPH07330487A JP13958594A JP13958594A JPH07330487A JP H07330487 A JPH07330487 A JP H07330487A JP 13958594 A JP13958594 A JP 13958594A JP 13958594 A JP13958594 A JP 13958594A JP H07330487 A JPH07330487 A JP H07330487A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 単結晶半導体基板にエピタキシャルまたは配
向性の酸化物バッファー層を容易に形成することができ
る酸化物薄膜の作製方法を提供する。 【構成】 単結晶半導体基板表面を不動態化処理して、
該半導体を構成する元素と異なる元素を含む超薄膜より
なる不動態化層を形成した後、或いは、さらに不動態化
層を部分的に昇華した後、該単結晶半導体基板表面にエ
ピタキシャルまたは配向性の酸化物バッファ層を気相成
長させる。次いで、形成された酸化物バッファ層の上に
エピタキシャルまたは配向性の酸化物強誘電体薄膜を気
相成長または固相成長させる。本発明によれば、高性能
の不揮発性メモリーやキャパシター、または光変調素子
等の素子を半導体基板上に作製することが可能になる。
向性の酸化物バッファー層を容易に形成することができ
る酸化物薄膜の作製方法を提供する。 【構成】 単結晶半導体基板表面を不動態化処理して、
該半導体を構成する元素と異なる元素を含む超薄膜より
なる不動態化層を形成した後、或いは、さらに不動態化
層を部分的に昇華した後、該単結晶半導体基板表面にエ
ピタキシャルまたは配向性の酸化物バッファ層を気相成
長させる。次いで、形成された酸化物バッファ層の上に
エピタキシャルまたは配向性の酸化物強誘電体薄膜を気
相成長または固相成長させる。本発明によれば、高性能
の不揮発性メモリーやキャパシター、または光変調素子
等の素子を半導体基板上に作製することが可能になる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体単結晶基板上に
エピタキシャルまたは配向性の酸化物バッファ層を成膜
する方法に関し、さらに、半導体単結晶基板上にエピタ
キシャルまたは配向性の強誘電体等の薄膜を形成する方
法に関する。
エピタキシャルまたは配向性の酸化物バッファ層を成膜
する方法に関し、さらに、半導体単結晶基板上にエピタ
キシャルまたは配向性の強誘電体等の薄膜を形成する方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、酸化物強誘電体薄膜は、強誘電体
のもつ強誘電性、圧電性、焦電性、電気光学効果等の多
くの性質により不揮発性メモリーを始めとして、表面弾
性波素子、赤外線焦電素子、音響光学素子、電気光学素
子等多くの応用が期待されている。これらの応用のう
ち、薄膜光導波路構造での低光損失化と単結晶並みの分
極特性や電気光学効果を得るために、単結晶薄膜の作製
が不可欠である。そのため、ＢａＴｉＯ3 、ＰｂＴｉＯ
3 、Ｐｂ1-x Ｌａx （Ｚｒ1-y Ｔｉy ）1-x/4 Ｏ3（Ｐ
ＬＺＴ）、ＬｉＮｂＯ3 、ＫＮｂＯ3 、Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ
12等のエピタキシャル強誘電体薄膜を、Ｒｆ−マグネト
ロン・スパッタリング、イオン・ビーム・スパッタリン
グ、レーザー・アブレーション、有機金属化学蒸着（Ｍ
ＯＣＶＤ）等の方法によって、酸化物単結晶基板上に形
成することがしばしば行われている。
のもつ強誘電性、圧電性、焦電性、電気光学効果等の多
くの性質により不揮発性メモリーを始めとして、表面弾
性波素子、赤外線焦電素子、音響光学素子、電気光学素
子等多くの応用が期待されている。これらの応用のう
ち、薄膜光導波路構造での低光損失化と単結晶並みの分
極特性や電気光学効果を得るために、単結晶薄膜の作製
が不可欠である。そのため、ＢａＴｉＯ3 、ＰｂＴｉＯ
3 、Ｐｂ1-x Ｌａx （Ｚｒ1-y Ｔｉy ）1-x/4 Ｏ3（Ｐ
ＬＺＴ）、ＬｉＮｂＯ3 、ＫＮｂＯ3 、Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ
12等のエピタキシャル強誘電体薄膜を、Ｒｆ−マグネト
ロン・スパッタリング、イオン・ビーム・スパッタリン
グ、レーザー・アブレーション、有機金属化学蒸着（Ｍ
ＯＣＶＤ）等の方法によって、酸化物単結晶基板上に形
成することがしばしば行われている。
【０００３】しかしながら、半導体素子との集積化のた
めには半導体基板上に強誘電体薄膜を作製することが必
要である。半導体基板上への強誘電体薄膜のエピタキシ
ャル成長は、高成長温度、半導体と強誘電体との間の相
互拡散、半導体の酸化等のために困難である。また、Ｇ
ａＡｓ基板上に強誘電体薄膜を形成する場合についてみ
ると、これに関する報告は極めて数少ないが、ＰＬＺＴ
がＧａＡｓ成長した際には、ＰｂのＧａＡｓへの拡散が
検出されることが知られており、また、ＧａＡｓは４０
０℃以上では表面のＡｓが減少し、６９０℃以上ではＡ
ｓ4 雰囲気なしではＡｓとＧａの一層づつの昇華が始ま
ることが知られている。これらの理由により、ＧａＡｓ
基板上への強誘電体薄膜のエピタキシャル成長は困難で
ある。これらの理由のため、低温で半導体上でエピタキ
シャル成長させ、強誘電体薄膜のエピタキシャル成長を
助け、且つ拡散バリアとしても働く半導体のためのキャ
ッピング層が必要である。さらに、強誘電体と半導体と
の間に絶縁体を形成したＦＥＴ素子においては、強誘電
体の分極時の半導体からの電荷の注入を防ぐことがで
き、強誘電体の分極状態を維持するバリア層が必要であ
る。また、強誘電体の屈折率は一般にＧａＡｓやＳｉよ
りも小さいが、強誘電体よりも小さい屈折率をもつバッ
ファ層が得られれば、半導体レーザー光を強誘電体薄膜
光導波路中に閉じ込めることが可能になり、光変調素子
の半導体レーザー上への作製や光集積回路をＳｉ半導体
集積回路上に作製することが可能になる。
めには半導体基板上に強誘電体薄膜を作製することが必
要である。半導体基板上への強誘電体薄膜のエピタキシ
ャル成長は、高成長温度、半導体と強誘電体との間の相
互拡散、半導体の酸化等のために困難である。また、Ｇ
ａＡｓ基板上に強誘電体薄膜を形成する場合についてみ
ると、これに関する報告は極めて数少ないが、ＰＬＺＴ
がＧａＡｓ成長した際には、ＰｂのＧａＡｓへの拡散が
検出されることが知られており、また、ＧａＡｓは４０
０℃以上では表面のＡｓが減少し、６９０℃以上ではＡ
ｓ4 雰囲気なしではＡｓとＧａの一層づつの昇華が始ま
ることが知られている。これらの理由により、ＧａＡｓ
基板上への強誘電体薄膜のエピタキシャル成長は困難で
ある。これらの理由のため、低温で半導体上でエピタキ
シャル成長させ、強誘電体薄膜のエピタキシャル成長を
助け、且つ拡散バリアとしても働く半導体のためのキャ
ッピング層が必要である。さらに、強誘電体と半導体と
の間に絶縁体を形成したＦＥＴ素子においては、強誘電
体の分極時の半導体からの電荷の注入を防ぐことがで
き、強誘電体の分極状態を維持するバリア層が必要であ
る。また、強誘電体の屈折率は一般にＧａＡｓやＳｉよ
りも小さいが、強誘電体よりも小さい屈折率をもつバッ
ファ層が得られれば、半導体レーザー光を強誘電体薄膜
光導波路中に閉じ込めることが可能になり、光変調素子
の半導体レーザー上への作製や光集積回路をＳｉ半導体
集積回路上に作製することが可能になる。
【０００４】これに対し、Ｓｉ（１００）単結晶上にＭ
ｇＡｌ2 Ｏ4 （１００）もしくはＭｇＯ（１００）をバ
ッファ層としてエピタキシャル成長した基板上に強誘電
体化合物をエピタキシャル成長することが特開昭６１−
１８５８０８号公報に示されているが、Ｓｉ（１００）
とＭｇＯ（１００）との結晶学的関係は明らかにはされ
ていない。事実、その後の研究において、（１００）配
向性のＭｇＯがＳｉ（１００）単結晶上に作製された場
合、ＭｇＯは（１００）面がＳｉ（１００）面に平行で
あるだけで、面内方位はランダムな配向性多結晶ＭｇＯ
であることが明らかにされている（Ｐ．Ｔｉｗａｒｉ
他，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６９，８３５８（１９９
１））。事実、ＭｇＯの（１００）面は電気的に中性で
あり低エネルギーであるために、多結晶薄膜でも（１０
０）の配向性をとりやすいことが知られている。したが
って、ＭｇＯをエピタキシャル成長させるためには、半
導体基板表面の特別な処理が必要であると考えられる。
ｇＡｌ2 Ｏ4 （１００）もしくはＭｇＯ（１００）をバ
ッファ層としてエピタキシャル成長した基板上に強誘電
体化合物をエピタキシャル成長することが特開昭６１−
１８５８０８号公報に示されているが、Ｓｉ（１００）
とＭｇＯ（１００）との結晶学的関係は明らかにはされ
ていない。事実、その後の研究において、（１００）配
向性のＭｇＯがＳｉ（１００）単結晶上に作製された場
合、ＭｇＯは（１００）面がＳｉ（１００）面に平行で
あるだけで、面内方位はランダムな配向性多結晶ＭｇＯ
であることが明らかにされている（Ｐ．Ｔｉｗａｒｉ
他，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６９，８３５８（１９９
１））。事実、ＭｇＯの（１００）面は電気的に中性で
あり低エネルギーであるために、多結晶薄膜でも（１０
０）の配向性をとりやすいことが知られている。したが
って、ＭｇＯをエピタキシャル成長させるためには、半
導体基板表面の特別な処理が必要であると考えられる。
【０００５】本発明者等は、ＭｇＯを単結晶半導体基板
上へエピタキシャル成長させることをすでに提案し（特
開平５−３２７０３４号公報）、更にそのＭｇＯバッフ
ァ層を用いて半導体基板上へエピタキシャルまたは配向
性の強誘電体薄膜を作製することをすでに提案した（特
開平５−３２７０３４号公報および特願平５−１６３８
９１号）。この際の結晶学的関係は、例えば、ＧａＡｓ
（１００）上のＢａＴｉＯ3 については、ＢａＴｉＯ3
（００１）//ＭｇＯ（１００）//ＧａＡｓ（１００）、
面内方位ＢａＴｉＯ3 ［０１０］//ＭｇＯ［００１］//
ＧａＡｓ［００１］であることを本発明者等は明らかに
している。
上へエピタキシャル成長させることをすでに提案し（特
開平５−３２７０３４号公報）、更にそのＭｇＯバッフ
ァ層を用いて半導体基板上へエピタキシャルまたは配向
性の強誘電体薄膜を作製することをすでに提案した（特
開平５−３２７０３４号公報および特願平５−１６３８
９１号）。この際の結晶学的関係は、例えば、ＧａＡｓ
（１００）上のＢａＴｉＯ3 については、ＢａＴｉＯ3
（００１）//ＭｇＯ（１００）//ＧａＡｓ（１００）、
面内方位ＢａＴｉＯ3 ［０１０］//ＭｇＯ［００１］//
ＧａＡｓ［００１］であることを本発明者等は明らかに
している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単結晶
半導体基板、特に、ＧａＡｓにおいては、その前処理方
法の違いによって、成長させたＭｇＯの配向性が大きく
影響を受けることが、本発明者等のその後の研究によっ
て明らかとなった。そして形成されるＭｇＯ薄膜は、し
ばしば多結晶のものとなり、エピタキシャルまたは配向
性のものとはならない場合が生じ、その改善が求められ
ている。このため、ＭｇＯ成長直前のＧａＡｓ表面を検
討したところ、ＧａＡｓ基板表面は単純に自然酸化膜エ
ッチングによって取り除けばよいのではなく、酸化膜等
を不動態化層として適当な状態で付与すること、すなわ
ち、ＧａＡｓ表面は不動態化状態、ＧａＡｓのみの状
態、そしてそれらの中間状態に大きく分けられ、これら
の状態を制御することが重要であることが分かった。し
たがって、本発明の目的は、単結晶半導体基板にエピタ
キシャルまたは配向性の酸化物バッファー層を容易に、
かつ、再現性よく形成することができる酸化物薄膜の作
製方法を提供することにある。本発明の他の目的は、エ
ピタキシャルまたは配向性の酸化物薄膜をバッファ層と
して用い、半導体単結晶上にエピタキシャルまたは配向
性の酸化物強誘電体薄膜を形成する方法を提供すること
にある。
半導体基板、特に、ＧａＡｓにおいては、その前処理方
法の違いによって、成長させたＭｇＯの配向性が大きく
影響を受けることが、本発明者等のその後の研究によっ
て明らかとなった。そして形成されるＭｇＯ薄膜は、し
ばしば多結晶のものとなり、エピタキシャルまたは配向
性のものとはならない場合が生じ、その改善が求められ
ている。このため、ＭｇＯ成長直前のＧａＡｓ表面を検
討したところ、ＧａＡｓ基板表面は単純に自然酸化膜エ
ッチングによって取り除けばよいのではなく、酸化膜等
を不動態化層として適当な状態で付与すること、すなわ
ち、ＧａＡｓ表面は不動態化状態、ＧａＡｓのみの状
態、そしてそれらの中間状態に大きく分けられ、これら
の状態を制御することが重要であることが分かった。し
たがって、本発明の目的は、単結晶半導体基板にエピタ
キシャルまたは配向性の酸化物バッファー層を容易に、
かつ、再現性よく形成することができる酸化物薄膜の作
製方法を提供することにある。本発明の他の目的は、エ
ピタキシャルまたは配向性の酸化物薄膜をバッファ層と
して用い、半導体単結晶上にエピタキシャルまたは配向
性の酸化物強誘電体薄膜を形成する方法を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、単結晶半
導体基板の表面処理方法について鋭意検討した結果、本
発明を完成するに至った。本発明の酸化物薄膜の作製方
法は、単結晶半導体基板表面を不動態化処理して、該半
導体を構成する元素と異なる元素を含む超薄膜よりなる
不動態化層を形成した後、該単結晶半導体基板表面にエ
ピタキシャルまたは配向性の酸化物バッファ層を気相成
長させることを特徴とする。本発明の酸化物薄膜の他の
作製方法は、単結晶半導体基板表面を不動態化処理し
て、該半導体を構成する元素と異なる元素を含む超薄膜
よりなる不動態化層を形成し、該不動態化層を部分的に
昇華した後、該単結晶半導体基板表面にエピタキシャル
または配向性の酸化物バッファ層を気相成長させること
を特徴とする。本発明の酸化物薄膜のさらに他の作製方
法は、上記のようにして形成された酸化物バッファ層の
上にエピタキシャルまたは配向性の酸化物薄膜を気相成
長または固相成長させることを特徴とする。
導体基板の表面処理方法について鋭意検討した結果、本
発明を完成するに至った。本発明の酸化物薄膜の作製方
法は、単結晶半導体基板表面を不動態化処理して、該半
導体を構成する元素と異なる元素を含む超薄膜よりなる
不動態化層を形成した後、該単結晶半導体基板表面にエ
ピタキシャルまたは配向性の酸化物バッファ層を気相成
長させることを特徴とする。本発明の酸化物薄膜の他の
作製方法は、単結晶半導体基板表面を不動態化処理し
て、該半導体を構成する元素と異なる元素を含む超薄膜
よりなる不動態化層を形成し、該不動態化層を部分的に
昇華した後、該単結晶半導体基板表面にエピタキシャル
または配向性の酸化物バッファ層を気相成長させること
を特徴とする。本発明の酸化物薄膜のさらに他の作製方
法は、上記のようにして形成された酸化物バッファ層の
上にエピタキシャルまたは配向性の酸化物薄膜を気相成
長または固相成長させることを特徴とする。
【０００８】本発明において、単結晶半導体基板として
は、単体半導体であるＳｉ、Ｇｅ、ダイアモンド、III-
Ｖ系の化合物半導体であるＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、Ａｌ
Ｐ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳ
ｂ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎ
Ａｓ、ＡｌＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＳｂ、Ｇ
ａＡｓＳｂ、ＩｎＡｓＳｂ、II−VI系の化合物半導体で
あるＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴ
ｅ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳより選ばれる（１０
０）または（１１１）方位を持つものが使用される。
は、単体半導体であるＳｉ、Ｇｅ、ダイアモンド、III-
Ｖ系の化合物半導体であるＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、Ａｌ
Ｐ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳ
ｂ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎ
Ａｓ、ＡｌＡｓＳｂ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＳｂ、Ｇ
ａＡｓＳｂ、ＩｎＡｓＳｂ、II−VI系の化合物半導体で
あるＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴ
ｅ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳより選ばれる（１０
０）または（１１１）方位を持つものが使用される。
【０００９】上記の半導体単結晶基板は、酸化物バッフ
ア層を設ける前に、不動態化（パッシベーション）処理
を行う。不動態化処理は、半導体単結晶基板を溶剤洗浄
した後、硫酸等の溶液によってエッチングを行い、脱イ
オン水で洗浄することによって行うことができる。ま
た、半導体単結晶基板を酸素雰囲気にさらすことによっ
て行うこともできる。それによって、半導体単結晶基板
表面に酸化物の超薄膜が不動態化層として形成される。
また、不動態化は、次のようにして行うこともできる。
例えば、ＧａＡｓ単結晶基板に、モレキュラービームエ
ピタキシ（ＭＢＥ）によりＳｂ（アンチモン）層を形成
したり、或いは硫化アンモニウム等で処理することによ
り、表面構造は現在検討中であるが、不動態化層を形成
することができる。また、例えばＳｉ単結晶基板を、Ｈ
Ｆ系溶液により処理して、Ｓｉ表面ダングリング・ボン
ドのＨによる不動態化層の形成が有効である。これら不
動態化処理によって不動態層を形成することにより、半
導体単結晶基板表面は化学的に安定化され、表面の化学
的変化や表面構造の変化を防ぐことが可能になる。
ア層を設ける前に、不動態化（パッシベーション）処理
を行う。不動態化処理は、半導体単結晶基板を溶剤洗浄
した後、硫酸等の溶液によってエッチングを行い、脱イ
オン水で洗浄することによって行うことができる。ま
た、半導体単結晶基板を酸素雰囲気にさらすことによっ
て行うこともできる。それによって、半導体単結晶基板
表面に酸化物の超薄膜が不動態化層として形成される。
また、不動態化は、次のようにして行うこともできる。
例えば、ＧａＡｓ単結晶基板に、モレキュラービームエ
ピタキシ（ＭＢＥ）によりＳｂ（アンチモン）層を形成
したり、或いは硫化アンモニウム等で処理することによ
り、表面構造は現在検討中であるが、不動態化層を形成
することができる。また、例えばＳｉ単結晶基板を、Ｈ
Ｆ系溶液により処理して、Ｓｉ表面ダングリング・ボン
ドのＨによる不動態化層の形成が有効である。これら不
動態化処理によって不動態層を形成することにより、半
導体単結晶基板表面は化学的に安定化され、表面の化学
的変化や表面構造の変化を防ぐことが可能になる。
【００１０】上記のようにして不動態化処理により形成
された不動態化層は、所望により部分的に昇華させるこ
とができる。例えば、ＧａＡｓ単結晶基板について、不
動態化層の部分的昇華はＲＨＥＥＤ（表面電子線回折）
によって、基板面からのパターンが、不動態化層による
ハロー・パターンからブロードなストリーク・パターン
（ＧａＡｓ表面によるパターンとは異なる）への変化に
よって確認できる。なお、部分的昇華の程度は、このス
トリーク・パターンを示す状態が望ましく、この状態に
おけるＧａＡｓ表面の構造の詳細は、未だ明らかではな
いが、不動態化層ともＧａＡｓ表面とも異なるものであ
る。
された不動態化層は、所望により部分的に昇華させるこ
とができる。例えば、ＧａＡｓ単結晶基板について、不
動態化層の部分的昇華はＲＨＥＥＤ（表面電子線回折）
によって、基板面からのパターンが、不動態化層による
ハロー・パターンからブロードなストリーク・パターン
（ＧａＡｓ表面によるパターンとは異なる）への変化に
よって確認できる。なお、部分的昇華の程度は、このス
トリーク・パターンを示す状態が望ましく、この状態に
おけるＧａＡｓ表面の構造の詳細は、未だ明らかではな
いが、不動態化層ともＧａＡｓ表面とも異なるものであ
る。
【００１１】次いで、上記のように処理された半導体単
結晶基板上に、（１００）または（１１１）方位をもつ
エピタキシャルまたは配向性酸化物バッファ層を形成す
る。酸化物バッファ層としては、ＭｇＡｌ2 Ｏ 4（スピ
ネル）やＭｇＯよりなるものが好ましく、特にＭｇＯが
好ましい。これら酸化物バッファ層は、電子ビーム蒸
着、フラッシュ蒸着、イオン・プレーティング、Ｒｆ−
マグネトロン・スパッタリング、イオン・ビーム・スパ
ッタリング、レーザー・アブレーション、モレキュラー
・ビーム・エピタキシ−（ＭＢＥ）、化学気相成長法
（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ、有機金属化学蒸着（ＭＯ
ＣＶＤ）等より選ばれる気相成長法により形成すること
ができる。
結晶基板上に、（１００）または（１１１）方位をもつ
エピタキシャルまたは配向性酸化物バッファ層を形成す
る。酸化物バッファ層としては、ＭｇＡｌ2 Ｏ 4（スピ
ネル）やＭｇＯよりなるものが好ましく、特にＭｇＯが
好ましい。これら酸化物バッファ層は、電子ビーム蒸
着、フラッシュ蒸着、イオン・プレーティング、Ｒｆ−
マグネトロン・スパッタリング、イオン・ビーム・スパ
ッタリング、レーザー・アブレーション、モレキュラー
・ビーム・エピタキシ−（ＭＢＥ）、化学気相成長法
（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ、有機金属化学蒸着（ＭＯ
ＣＶＤ）等より選ばれる気相成長法により形成すること
ができる。
【００１２】上記のようにして形成されたエピタキシャ
ルまたは配向性ＭｇＯバッファ層上に、酸化物強誘電体
薄膜をエピタキシャルまたは配向性成長させて、本発明
の酸化薄膜を作製することができる。すなわち、ＭｇＯ
バッファ層上に、（１００）、（００１）または（１１
１）方位をもつＡＢＯ3 型酸化物強誘電体薄膜をエピタ
キシャルまたは配向性成長させる。酸化物強誘電体薄膜
を構成する材料は、ＡＢＯ3 において、ＡがＬｉ、Ｋ、
Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌａ、ＰｂおよびＢｉのいずれかま
たは複数より選ばれ、ＢがＴｉ、Ｚｒ、ＮｂおよびＴａ
のいずれかまたは複数より選ばれる化合物であって、具
体的には、例えば、ＢａＴｉＯ3 、ＰｂＴｉＯ3 、Ｐｂ
1-x Ｌａx （Ｚｒ1-y Ｔｉy ）1-x/4 Ｏ3 （ＰＺＴ、Ｐ
ＬＴ、ＰＬＺＴ）、Ｐｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 、Ｋ
ＮｂＯ3 、ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 等に代表される
強誘電体およびこれらの置換誘導体より選ばれる。これ
ら酸化物強誘電体薄膜は、電子ビーム蒸着、フラッシュ
蒸着、イオン・プレーティング、Ｒｆ−マグネトロン・
スパッタリング、イオン・ビーム・スパッタリング、レ
ーザー・アブレーション、モレキュラー・ビーム・エピ
タキシ−（ＭＢＥ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）、プラ
ズマＣＶＤ、有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）等より選
ばれる気相成長法により、或いは、これら気相成長法を
用いて低温にて得られるアモルファス薄膜またはゾルゲ
ル法などによって得られるアモルファス薄膜の結晶化に
よる固相成長法により形成することができる。
ルまたは配向性ＭｇＯバッファ層上に、酸化物強誘電体
薄膜をエピタキシャルまたは配向性成長させて、本発明
の酸化薄膜を作製することができる。すなわち、ＭｇＯ
バッファ層上に、（１００）、（００１）または（１１
１）方位をもつＡＢＯ3 型酸化物強誘電体薄膜をエピタ
キシャルまたは配向性成長させる。酸化物強誘電体薄膜
を構成する材料は、ＡＢＯ3 において、ＡがＬｉ、Ｋ、
Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌａ、ＰｂおよびＢｉのいずれかま
たは複数より選ばれ、ＢがＴｉ、Ｚｒ、ＮｂおよびＴａ
のいずれかまたは複数より選ばれる化合物であって、具
体的には、例えば、ＢａＴｉＯ3 、ＰｂＴｉＯ3 、Ｐｂ
1-x Ｌａx （Ｚｒ1-y Ｔｉy ）1-x/4 Ｏ3 （ＰＺＴ、Ｐ
ＬＴ、ＰＬＺＴ）、Ｐｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 、Ｋ
ＮｂＯ3 、ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 等に代表される
強誘電体およびこれらの置換誘導体より選ばれる。これ
ら酸化物強誘電体薄膜は、電子ビーム蒸着、フラッシュ
蒸着、イオン・プレーティング、Ｒｆ−マグネトロン・
スパッタリング、イオン・ビーム・スパッタリング、レ
ーザー・アブレーション、モレキュラー・ビーム・エピ
タキシ−（ＭＢＥ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）、プラ
ズマＣＶＤ、有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）等より選
ばれる気相成長法により、或いは、これら気相成長法を
用いて低温にて得られるアモルファス薄膜またはゾルゲ
ル法などによって得られるアモルファス薄膜の結晶化に
よる固相成長法により形成することができる。
【００１３】上記のようにして作製される本発明の酸化
物薄膜において、酸化物強誘電体薄膜、酸化物バッファ
層、および単結晶半導体基板の結晶方位の関係は、酸化
物強誘電体薄膜（００１）//酸化物バッファ層（１０
０）//単結晶半導体基板（１００）、酸化物強誘電体薄
膜（１００）//酸化物バッファ層（１００）//単結晶半
導体基板（１００）、酸化物強誘電体薄膜（１１１）//
酸化物バッファ層（１１１）//単結晶半導体基板（１０
０）、または強誘電体薄膜（１１１）//酸化物バッファ
層（１１１）//単結晶半導体基板（１１１）である。
物薄膜において、酸化物強誘電体薄膜、酸化物バッファ
層、および単結晶半導体基板の結晶方位の関係は、酸化
物強誘電体薄膜（００１）//酸化物バッファ層（１０
０）//単結晶半導体基板（１００）、酸化物強誘電体薄
膜（１００）//酸化物バッファ層（１００）//単結晶半
導体基板（１００）、酸化物強誘電体薄膜（１１１）//
酸化物バッファ層（１１１）//単結晶半導体基板（１０
０）、または強誘電体薄膜（１１１）//酸化物バッファ
層（１１１）//単結晶半導体基板（１１１）である。
【００１４】
実施例１ ＧａＡｓ基板へのエピタキシャル層の形成を、ＭｇＯタ
ーゲットを用いて電子ビーム蒸着法によって行った。Ｇ
ａＡｓ基板（立方晶、ジンク・ブレンド構造、ａ＝５．
６５３オングストローム）として、ｎ型、（１００）±
０．２°、１５×１５ｍｍのウエハーを用いた。これら
の基板は溶剤洗浄の後、Ｈ2 ＳＯ4 系の溶液にて表面の
エッチングを行った。次に、この基板を脱イオン水でリ
ンスを行うことにより、基板表面にＧａＡｓ酸化物の超
薄膜を形成し、表面の不動態化（パッシベーション）を
行った。この後、窒素気流下でのエタノールによるスピ
ン乾燥を行った。スピン乾燥後に基板を直ちにデポジシ
ョン・チャンバーに導入し、２５０〜４５０℃に加熱し
て１００〜１０００オングストロームのＭｇＯの成膜を
行った。Ｘ線回折によって解析すると、成膜したＭｇＯ
（立方晶、ＮａＣｌ構造、ａ＝４．２１３オングストロ
ーム）は広い範囲の条件にて（１００）面単一配向のエ
ピタキシャル膜となっていることが確認された。ＭｇＯ
とＧａＡｓの面内結晶方位の関係を同定するために、Ｘ
線回折ファイ・スキャンを行った。立方晶において（１
００）面に対して４５°の角度をもっている（２０２）
面についてのファイ・スキャンでは、ＭｇＯ（１００）
／ＧａＡｓ（１００）のＭｇＯに対して９０°の回転周
期をもつシャープなピークを示し、その位置はＧａＡｓ
のピーク位置に一致していた。これらのことより、Ｍｇ
ＯとＧａＡｓとの結晶学的関係は格子不整が２５．５％
となるにもかかわらず、ＭｇＯとＧａＡｓの結晶方位の
関係は、ＭｇＯ（１００）//ＧａＡｓ（１００）、面内
方位ＭｇＯ［００１］//ＧａＡｓ［００１］であること
が分かった。エピタキシャルＭｇＯと半導体の界面を高
分解能透過型電子顕微鏡にて観察すると、ＭｇＯ（１０
０）−ＧａＡｓ（１００）界面では、ＭｇＯ：ＧａＡ＝
４：３の格子整合による二次元超格子が形成されてお
り、界面には二次層等の生成はなく、急峻な界面となっ
ていた。４：３の格子整合を考えると、ＭｇＯ：ＧａＡ
ｓ＝４：３では０．７％となり、大きな格子不整合をも
つにもかかわらず膜内応力が緩和されて、ＭｇＯ［００
１］//ＧａＡｓ［００１］のエピタキシャル成長が実現
されたと考えられる。
ーゲットを用いて電子ビーム蒸着法によって行った。Ｇ
ａＡｓ基板（立方晶、ジンク・ブレンド構造、ａ＝５．
６５３オングストローム）として、ｎ型、（１００）±
０．２°、１５×１５ｍｍのウエハーを用いた。これら
の基板は溶剤洗浄の後、Ｈ2 ＳＯ4 系の溶液にて表面の
エッチングを行った。次に、この基板を脱イオン水でリ
ンスを行うことにより、基板表面にＧａＡｓ酸化物の超
薄膜を形成し、表面の不動態化（パッシベーション）を
行った。この後、窒素気流下でのエタノールによるスピ
ン乾燥を行った。スピン乾燥後に基板を直ちにデポジシ
ョン・チャンバーに導入し、２５０〜４５０℃に加熱し
て１００〜１０００オングストロームのＭｇＯの成膜を
行った。Ｘ線回折によって解析すると、成膜したＭｇＯ
（立方晶、ＮａＣｌ構造、ａ＝４．２１３オングストロ
ーム）は広い範囲の条件にて（１００）面単一配向のエ
ピタキシャル膜となっていることが確認された。ＭｇＯ
とＧａＡｓの面内結晶方位の関係を同定するために、Ｘ
線回折ファイ・スキャンを行った。立方晶において（１
００）面に対して４５°の角度をもっている（２０２）
面についてのファイ・スキャンでは、ＭｇＯ（１００）
／ＧａＡｓ（１００）のＭｇＯに対して９０°の回転周
期をもつシャープなピークを示し、その位置はＧａＡｓ
のピーク位置に一致していた。これらのことより、Ｍｇ
ＯとＧａＡｓとの結晶学的関係は格子不整が２５．５％
となるにもかかわらず、ＭｇＯとＧａＡｓの結晶方位の
関係は、ＭｇＯ（１００）//ＧａＡｓ（１００）、面内
方位ＭｇＯ［００１］//ＧａＡｓ［００１］であること
が分かった。エピタキシャルＭｇＯと半導体の界面を高
分解能透過型電子顕微鏡にて観察すると、ＭｇＯ（１０
０）−ＧａＡｓ（１００）界面では、ＭｇＯ：ＧａＡ＝
４：３の格子整合による二次元超格子が形成されてお
り、界面には二次層等の生成はなく、急峻な界面となっ
ていた。４：３の格子整合を考えると、ＭｇＯ：ＧａＡ
ｓ＝４：３では０．７％となり、大きな格子不整合をも
つにもかかわらず膜内応力が緩和されて、ＭｇＯ［００
１］//ＧａＡｓ［００１］のエピタキシャル成長が実現
されたと考えられる。
【００１５】実施例２ 実施例１と同様にして、基板表面にＧａＡｓ表面の不動
態化とスピン乾燥を行った後、基板を直ちにデポジショ
ン・チャンバーに導入し、バックグランド圧力、５８０
℃にて短時間加熱して表面の不動態化層を部分的に昇華
し、続いて４５０℃に加熱して１００〜１０００オング
ストロームのＭｇＯの成膜を行った。Ｘ線回折によって
解析すると、成膜したＭｇＯは、基板が（１００）面で
あるにもかかわらず（１１１）面単一配向膜となってい
ることが分かった。
態化とスピン乾燥を行った後、基板を直ちにデポジショ
ン・チャンバーに導入し、バックグランド圧力、５８０
℃にて短時間加熱して表面の不動態化層を部分的に昇華
し、続いて４５０℃に加熱して１００〜１０００オング
ストロームのＭｇＯの成膜を行った。Ｘ線回折によって
解析すると、成膜したＭｇＯは、基板が（１００）面で
あるにもかかわらず（１１１）面単一配向膜となってい
ることが分かった。
【００１６】比較例１ 比較例として、デポジション・チャンバーに表面を不動
態化したＧａＡｓ基板を導入した後、６００℃、バック
グランド圧力にて加熱を行ってＧａＡｓ表面の不動態層
の脱離（昇華）をはかり、続いて３５０℃にてＭｇＯの
成膜を行った。この場合には、ＭｇＯは多結晶薄膜しか
得られなかった。ＧａＡｓ酸化物表面層を取り除き、Ｇ
ａＡｓ表面とすると多結晶ＭｇＯしか得られない理由
は、ＧａＡｓ表面の再構成構造の変化による影響が大き
いためと考えられる。
態化したＧａＡｓ基板を導入した後、６００℃、バック
グランド圧力にて加熱を行ってＧａＡｓ表面の不動態層
の脱離（昇華）をはかり、続いて３５０℃にてＭｇＯの
成膜を行った。この場合には、ＭｇＯは多結晶薄膜しか
得られなかった。ＧａＡｓ酸化物表面層を取り除き、Ｇ
ａＡｓ表面とすると多結晶ＭｇＯしか得られない理由
は、ＧａＡｓ表面の再構成構造の変化による影響が大き
いためと考えられる。
【００１７】実施例３ ６×６ｍｍのｎ型ＧａＡｓ（１００）±０．２°基板を
溶剤を溶剤洗浄の後、Ｈ2 ＳＯ4 系の溶液にて表面エッ
チングを行った。次に、この基板を脱イオン水でリンス
を行うことにより、基板表面に酸化物の超薄膜を形成
し、表面の不動態化（パッシペーション）を行った。こ
の後、窒素流下でエタノールによりスピン乾燥を行っ
た。スピン乾燥後に基板を直ちにデポジション・チャン
バーに導入し、６００℃、バックグランド圧力にて加熱
を行ってＧａＡｓ表面の不動態化層の全面的脱離（昇
華）をはかった。続いて、５×１０-6〜１×１０-4Ｔｏ
ｒｒのＯ2 を導入し、このＯ2 雰囲気に不動態化層が脱
離されたＧａＡｓ基板表面をさらすことにより、再びＧ
ａＡｓ酸化物の超薄膜で覆い、気相酸化による不動態化
処理の効果を検討した。続いて、直ちに２５０〜４５０
℃にて４０〜４００オングストロームのＭｇＯの成膜を
行った。成膜は、ターゲット表面をＵＶレーザー・パル
スにより瞬間的に加熱し蒸着を行うエキシマ・レーザー
・デポジション法によって行った。レーザーはＸｅＣｌ
エキシマ・レーザー（波長３０８ｎｍ）を用いた。ター
ゲットとしては、ＭｇＯは波長３０８ｎｍに吸収を持た
ないために、金属Ｍｇを用いた。ＭｇＯは１０ｅＶ以上
の高い結合エネルギーを持っているため、Ｏ2 を成膜中
に導入することによって成膜を行い、それによりＭｇは
容易に酸化された。Ｘ線回折によって解析すると、成膜
したＭｇＯは（１００）面単一配向の良質なエピタキシ
ャル膜となり、ＭｇＯとＧａＡｓの結晶学的関係は、や
はりＭｇＯ（１００）//ＧａＡｓ（１００）、内面方位
ＭｇＯ［００１］//ＧａＡｓ［００１］であることが分
かった。エピタキシャルＭｇＯ薄膜に成長に続いて、Ｂ
ａＴｉＯ3 の成膜を行った。成膜は、ターゲット表面を
ＵＶレーザー・パルスにより瞬間的に加熱し蒸着を行う
エキシマ・レーザー・デポジション法によって行った。
レーザーはＸｅＣｌエキシマ・レーザー（波長３０８ｎ
ｍ）を用いた。ターゲットとしてＢａＴｉＯ3 を用い
た。６００〜８００℃、１×１０-4〜１×１０-2Ｔｏｒ
ｒＯ2 の条件でＭｇＯバッファ層上へその場成長した膜
厚５００〜２０００オングストロームのＢａＴｉＯ
3 は、全てエピタキシャル成長をしていた。Ｘ線回折パ
ターンとファイ・スキャンによって同定したＢａＴｉＯ
3 とＭｇＯ／ＧａＡｓの結晶方位の関係は、ＢａＴｉＯ
3 （００１）//ＭｇＯ（１００）//ＧａＡｓ（１０
０）、ＢａＴｉＯ3 ［０１０］//ＭｇＯ［００１］//Ｇ
ａＡｓ［００１］であった。走査型電子顕微鏡によって
観察したＢａＴｉＯ3 の表面は、極めて平滑であった。
さらに原子間力顕微鏡によってＢａＴｉＯ3 の表面を１
×１μｍ2 の範囲について観察すると、光学研磨をした
ガラスなみの平滑性を持っていることが分かった。この
ことから形成されたＢａＴｉＯ3 膜は、その表面平滑性
においては、光導波路として良好な低光減衰特性につな
がるものと期待される。また、Ｃｒ／２０００オングス
トローム−ＢａＴｉＯ3 ／４００オングストローム−Ｍ
ｇＯ／ＧａＡｓのキャパシター構造において、ＢａＴｉ
Ｏ3 の分極特性を測定すると、この構造によるＰ−Ｅ特
性は、ヒステリシス・ループを示し、ＢａＴｉＯ3 は構
造解析によって推定したように、分極軸が単結晶ＧａＡ
ｓ基板に垂直に配向した強誘電相（正方晶）であること
が分かった。
溶剤を溶剤洗浄の後、Ｈ2 ＳＯ4 系の溶液にて表面エッ
チングを行った。次に、この基板を脱イオン水でリンス
を行うことにより、基板表面に酸化物の超薄膜を形成
し、表面の不動態化（パッシペーション）を行った。こ
の後、窒素流下でエタノールによりスピン乾燥を行っ
た。スピン乾燥後に基板を直ちにデポジション・チャン
バーに導入し、６００℃、バックグランド圧力にて加熱
を行ってＧａＡｓ表面の不動態化層の全面的脱離（昇
華）をはかった。続いて、５×１０-6〜１×１０-4Ｔｏ
ｒｒのＯ2 を導入し、このＯ2 雰囲気に不動態化層が脱
離されたＧａＡｓ基板表面をさらすことにより、再びＧ
ａＡｓ酸化物の超薄膜で覆い、気相酸化による不動態化
処理の効果を検討した。続いて、直ちに２５０〜４５０
℃にて４０〜４００オングストロームのＭｇＯの成膜を
行った。成膜は、ターゲット表面をＵＶレーザー・パル
スにより瞬間的に加熱し蒸着を行うエキシマ・レーザー
・デポジション法によって行った。レーザーはＸｅＣｌ
エキシマ・レーザー（波長３０８ｎｍ）を用いた。ター
ゲットとしては、ＭｇＯは波長３０８ｎｍに吸収を持た
ないために、金属Ｍｇを用いた。ＭｇＯは１０ｅＶ以上
の高い結合エネルギーを持っているため、Ｏ2 を成膜中
に導入することによって成膜を行い、それによりＭｇは
容易に酸化された。Ｘ線回折によって解析すると、成膜
したＭｇＯは（１００）面単一配向の良質なエピタキシ
ャル膜となり、ＭｇＯとＧａＡｓの結晶学的関係は、や
はりＭｇＯ（１００）//ＧａＡｓ（１００）、内面方位
ＭｇＯ［００１］//ＧａＡｓ［００１］であることが分
かった。エピタキシャルＭｇＯ薄膜に成長に続いて、Ｂ
ａＴｉＯ3 の成膜を行った。成膜は、ターゲット表面を
ＵＶレーザー・パルスにより瞬間的に加熱し蒸着を行う
エキシマ・レーザー・デポジション法によって行った。
レーザーはＸｅＣｌエキシマ・レーザー（波長３０８ｎ
ｍ）を用いた。ターゲットとしてＢａＴｉＯ3 を用い
た。６００〜８００℃、１×１０-4〜１×１０-2Ｔｏｒ
ｒＯ2 の条件でＭｇＯバッファ層上へその場成長した膜
厚５００〜２０００オングストロームのＢａＴｉＯ
3 は、全てエピタキシャル成長をしていた。Ｘ線回折パ
ターンとファイ・スキャンによって同定したＢａＴｉＯ
3 とＭｇＯ／ＧａＡｓの結晶方位の関係は、ＢａＴｉＯ
3 （００１）//ＭｇＯ（１００）//ＧａＡｓ（１０
０）、ＢａＴｉＯ3 ［０１０］//ＭｇＯ［００１］//Ｇ
ａＡｓ［００１］であった。走査型電子顕微鏡によって
観察したＢａＴｉＯ3 の表面は、極めて平滑であった。
さらに原子間力顕微鏡によってＢａＴｉＯ3 の表面を１
×１μｍ2 の範囲について観察すると、光学研磨をした
ガラスなみの平滑性を持っていることが分かった。この
ことから形成されたＢａＴｉＯ3 膜は、その表面平滑性
においては、光導波路として良好な低光減衰特性につな
がるものと期待される。また、Ｃｒ／２０００オングス
トローム−ＢａＴｉＯ3 ／４００オングストローム−Ｍ
ｇＯ／ＧａＡｓのキャパシター構造において、ＢａＴｉ
Ｏ3 の分極特性を測定すると、この構造によるＰ−Ｅ特
性は、ヒステリシス・ループを示し、ＢａＴｉＯ3 は構
造解析によって推定したように、分極軸が単結晶ＧａＡ
ｓ基板に垂直に配向した強誘電相（正方晶）であること
が分かった。
【００１８】以上の実施例では、電子ビーム蒸着および
エキシマ・レーザー・デポジション法を用いたが、成膜
プロセスはこれに限定されるものではなく、Ｒｆ−マグ
ネトロン・スパッタリング、イオン・ビーム・スパッタ
リング、フラッシュ蒸着、イオン・プレーティング、モ
レキュラー・ビーム・エピタキシ（ＭＢＥ）、イオン化
クラスタ−・ビーム・エピタキシ、化学気相成長法（Ｃ
ＶＤ）、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、プラ
ズマＣＶＤ等の気相成長法が同様に有効である。また、
以上の実施例では、ＧａＡｓの不動態化（パッシベーシ
ョン）を酸化物の薄層によって行ったが、この他にＳｂ
（アンチモン）や硫化アンモニウム等による不動態化が
同様に有効であった。上記実施例３で得られる酸化物強
誘電体薄膜、酸化物バッファ層および単結晶半導体基板
の結晶方位の関係は、酸化物強誘電体薄膜（００１）//
酸化物バッファ層（１００）//単結晶半導体基板（１０
０）であったが、その他の結晶方位の関係として、酸化
物強誘電体薄膜（１００）//酸化物バッファ層（１０
０）//単結晶半導体基板（１００）、酸化物強誘電体薄
膜（１１１）//酸化物バッファ層（１１１）//単結晶半
導体基板（１００）、または酸化物強誘電体薄膜（１１
１）//酸化物バッファ層（１１１）//単結晶半導体基板
（１１１）のものも同様に作製することができる。
エキシマ・レーザー・デポジション法を用いたが、成膜
プロセスはこれに限定されるものではなく、Ｒｆ−マグ
ネトロン・スパッタリング、イオン・ビーム・スパッタ
リング、フラッシュ蒸着、イオン・プレーティング、モ
レキュラー・ビーム・エピタキシ（ＭＢＥ）、イオン化
クラスタ−・ビーム・エピタキシ、化学気相成長法（Ｃ
ＶＤ）、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、プラ
ズマＣＶＤ等の気相成長法が同様に有効である。また、
以上の実施例では、ＧａＡｓの不動態化（パッシベーシ
ョン）を酸化物の薄層によって行ったが、この他にＳｂ
（アンチモン）や硫化アンモニウム等による不動態化が
同様に有効であった。上記実施例３で得られる酸化物強
誘電体薄膜、酸化物バッファ層および単結晶半導体基板
の結晶方位の関係は、酸化物強誘電体薄膜（００１）//
酸化物バッファ層（１００）//単結晶半導体基板（１０
０）であったが、その他の結晶方位の関係として、酸化
物強誘電体薄膜（１００）//酸化物バッファ層（１０
０）//単結晶半導体基板（１００）、酸化物強誘電体薄
膜（１１１）//酸化物バッファ層（１１１）//単結晶半
導体基板（１００）、または酸化物強誘電体薄膜（１１
１）//酸化物バッファ層（１１１）//単結晶半導体基板
（１１１）のものも同様に作製することができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明の酸化物薄膜の作製方法により、
酸化物強誘電体薄膜のエピタキシャル成長を助け、かつ
拡張バリアとしても働く酸化物バッファ層を、如何なる
単結晶半導体上にでも、容易に形成することができるか
ら、本発明により、半導体単結晶基板上にエピタキシャ
ルまたは配向性の酸化物強誘電体薄膜を形成することが
でき、高性能の不揮発性メモリーやキャパシター、また
は光変調素子等の素子を半導体基板上に作製することが
可能になる。さらに、本発明によれば、酸化物強誘電体
薄膜の配向が制御できるために、大きな残留分極値や良
好な光学特性等を得ることができる。また、酸化物強誘
電体の屈折率は一般に半導体よりも小さいが、酸化物強
誘電体よりも小さい屈折率を持つ酸化物バッファ層によ
って、半導体レーザー光を強誘電体薄膜光導波路中に閉
じ込めることが可能になり、光変調素子のＧａＡｓ系半
導体レーザー上への作製や光集積回路をＳｉ半導体集積
回路上に作製することも可能になる。
酸化物強誘電体薄膜のエピタキシャル成長を助け、かつ
拡張バリアとしても働く酸化物バッファ層を、如何なる
単結晶半導体上にでも、容易に形成することができるか
ら、本発明により、半導体単結晶基板上にエピタキシャ
ルまたは配向性の酸化物強誘電体薄膜を形成することが
でき、高性能の不揮発性メモリーやキャパシター、また
は光変調素子等の素子を半導体基板上に作製することが
可能になる。さらに、本発明によれば、酸化物強誘電体
薄膜の配向が制御できるために、大きな残留分極値や良
好な光学特性等を得ることができる。また、酸化物強誘
電体の屈折率は一般に半導体よりも小さいが、酸化物強
誘電体よりも小さい屈折率を持つ酸化物バッファ層によ
って、半導体レーザー光を強誘電体薄膜光導波路中に閉
じ込めることが可能になり、光変調素子のＧａＡｓ系半
導体レーザー上への作製や光集積回路をＳｉ半導体集積
回路上に作製することも可能になる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ３０Ｂ 33/08 9261−4Ｇ Ｈ０１Ｌ 21/314 Ａ 21/316 Ｘ
Claims (5)
- 【請求項１】 単結晶半導体基板表面を不動態化処理し
て、該半導体を構成する元素と異なる元素を含む超薄膜
よりなる不動態化層を形成した後、該単結晶半導体基板
表面にエピタキシャルまたは配向性の酸化物バッファ層
を気相成長させることを特徴とする酸化物薄膜の作製方
法。 - 【請求項２】 単結晶半導体基板表面を不動態化処理し
て、該半導体を構成する元素と異なる元素を含む超薄膜
よりなる不動態化層を形成した後、該単結晶半導体基板
表面にエピタキシャルまたは配向性の酸化物バッファ層
を気相成長させ、形成された酸化物バッファ層の上にエ
ピタキシャルまたは配向性の酸化物強誘電体薄膜を気相
成長または固相成長させることを特徴とする酸化物薄膜
の作製方法。 - 【請求項３】 単結晶半導体基板表面を不動態化処理し
て、該半導体を構成する元素と異なる元素を含む超薄膜
よりなる不動態化層を形成し、該不動態化層を部分的に
昇華した後、該単結晶半導体基板表面にエピタキシャル
または配向性の酸化物バッファ層を気相成長させること
を特徴とする酸化物薄膜の作製方法。 - 【請求項４】 単結晶半導体基板が、ＧａＡｓ基板であ
る請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の酸化物薄
膜の作製方法。 - 【請求項５】 酸化物バッファ層がＭｇＯよりなる請求
項１ないし請求項４のいずれかに記載の酸化物薄膜の作
製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13958594A JP2889492B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 酸化物薄膜の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13958594A JP2889492B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 酸化物薄膜の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07330487A true JPH07330487A (ja) | 1995-12-19 |
| JP2889492B2 JP2889492B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=15248697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13958594A Expired - Fee Related JP2889492B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 酸化物薄膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2889492B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5993544A (en) * | 1998-03-30 | 1999-11-30 | Neocera, Inc. | Non-linear optical thin film layer system |
| JP2000278084A (ja) * | 1999-03-24 | 2000-10-06 | Yamaha Corp | 弾性表面波素子 |
| EP1108805A1 (en) * | 1999-12-17 | 2001-06-20 | Motorola, Inc. | Method for fabricating a semiconductor structure having a stable crystalline interface with silicon |
| EP1109212A3 (en) * | 1999-12-17 | 2004-03-24 | Motorola, Inc. | Semiconductor structure having a crystalline alkaline earth metal silicon nitride/oxide interface with silicon |
| WO2010058805A1 (en) * | 2008-11-20 | 2010-05-27 | Ricoh Company, Ltd. | Manufacturing method, surface-emitting laser device, surface-emitting laser array, optical scanner, and image forming apparatus |
-
1994
- 1994-05-31 JP JP13958594A patent/JP2889492B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5993544A (en) * | 1998-03-30 | 1999-11-30 | Neocera, Inc. | Non-linear optical thin film layer system |
| JP2000278084A (ja) * | 1999-03-24 | 2000-10-06 | Yamaha Corp | 弾性表面波素子 |
| EP1108805A1 (en) * | 1999-12-17 | 2001-06-20 | Motorola, Inc. | Method for fabricating a semiconductor structure having a stable crystalline interface with silicon |
| US6291319B1 (en) | 1999-12-17 | 2001-09-18 | Motorola, Inc. | Method for fabricating a semiconductor structure having a stable crystalline interface with silicon |
| EP1109212A3 (en) * | 1999-12-17 | 2004-03-24 | Motorola, Inc. | Semiconductor structure having a crystalline alkaline earth metal silicon nitride/oxide interface with silicon |
| WO2010058805A1 (en) * | 2008-11-20 | 2010-05-27 | Ricoh Company, Ltd. | Manufacturing method, surface-emitting laser device, surface-emitting laser array, optical scanner, and image forming apparatus |
| JP2010267946A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-11-25 | Ricoh Co Ltd | 製造方法、面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置 |
| US8416822B2 (en) | 2008-11-20 | 2013-04-09 | Ricoh Company, Ltd. | Manufacturing method, surface-emitting laser device, surface-emitting laser array, optical scanner, and image forming apparatus |
| US8630325B2 (en) | 2008-11-20 | 2014-01-14 | Ricoh Company, Ltd. | Manufacturing method, surface-emitting laser device, surface-emitting laser array, optical scanner, and image forming apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2889492B2 (ja) | 1999-05-10 |
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